[发明专利]一种船舶横摇阻尼粘流模拟流域自动化网格划分方法

说明书

本发明属于船舶横摇阻尼虚拟试验自动化领域，具体涉及一种船舶横摇阻尼粘流模拟流域自动化网格划分方法。包括确定给定船型的各种参数；确定计算域，根据盒状加密准则确定盒子尺寸以及加密次数；制定表面细化等级；确定边界层网格第一层厚度；基于最小网格尺寸制定网格质量标准；确定网格细化、贴合以及边界层添加的标准，制定船体网格划分方案；预设参数完成，船体网格自动化划分；检查网格质量，得到可进行横摇阻尼数值模拟的网格。本发明采用OpenFOAM自带的三维网格划分工具snappyHexMesh，提出了一种通用的网格自动划分方法和字典文件参数的配置准则，从而控制网格数量及尺寸，并保证边界层的添加率，实现了船舶横摇阻尼试验网格的自动化划分，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于船舶横摇阻尼虚拟试验自动化领域，具体涉及一种船舶横摇阻尼粘流模拟流域自动化网格划分方法。

背景技术

作为船舶横摇阻尼虚拟试验自动化流程中的关键一环，网格的自动化划分，决定了横摇阻尼数值模拟的自动化程度。通过网格划分工具snappyHexMesh这种预设参数进行网格划分的方法，可以自动地从STL，OBJ几何模型文件生成六面体及多面体网格。依靠迭代将一个初始网格细化，将位于几何模型内部50％以上体积的网格移除，并将细化后的网格变形以依附于表面。在这个过程之后可以选择是否插入网格边界层。网格贴合，添加边界层过程通过一个预先定义的网格质量标准进行控制，这个标准非常灵活，表面处理贴合功能非常强健并且可以并行运算，大大节约了时间成本与人工成本。

然而预设参数划分网格，配置文件的参数包括网格细化等级，贴合的因数，网格边界层的层数以及厚度等等要根据具体的船型来调整，才能保证生成的网格精细合理，并能用于计算。尤其一些带有细长附体如船体舭龙骨的船型，需要不断提高细化等级，才能较好地划分出附体网格。网格细化随之会带来网格数量大幅增加，边界层的添加率不高等问题。网格细化也会造成网格尺寸变小，计算时间步长减小，数值模拟周期拉长。当前采用snappyHexMesh开展船舶横摇阻尼网格划分，还缺少高效准确的自动化网格划分流程和方法，不便于船舶横摇阻尼虚拟试验的工业推广和应用。

当前，船舶横摇数值模拟，大部分仍然依赖其他网格划分软件生成网格再导入CFD软件中进行计算，而采用商业软件划分网格需要一定操作基础，并且导入到部分CFD软件如OpenFOAM中还要修改网格文件的构成及格式，才能用于计算，这种方式门槛高、过程复杂且耗时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶横摇阻尼粘流模拟流域自动化网格划分方法，其能够控制网格数量及尺寸，并保证边界层的添加率，实现船舶横摇阻尼试验网格的自动化划分。

一种船舶横摇阻尼粘流模拟流域自动化网格划分方法，具体包括如下步骤：

步骤1、确定给定船型的重心位置、船长、型宽、型深、吃水量和排水量；

步骤2、确定计算域，根据盒状加密准则确定盒子尺寸以及加密次数；

步骤3、制定表面细化等级；

步骤4、确定边界层网格第一层厚度；

步骤5、基于最小网格尺寸制定网格质量标准；

步骤6、确定网格细化、贴合以及边界层添加的标准，制定船体网格划分方案；

步骤7、预设参数完成，船体网格自动化划分；

步骤8、检查网格质量，得到可以进行横摇阻尼数值模拟的网格。

所述一种船舶横摇阻尼粘流模拟流域自动化网格划分方法，步骤2中采用盒状加密的方式对船体附近的网格进行逐步递进加密，使网格的密度梯度降低到一个小的范围内，盒状加密只改变区域内网格X、Y方向的尺寸，加密网格减为原尺寸的1/2，Z方向网格尺寸不变，盒状加密的次数一般为5次。

所述一种船舶横摇阻尼粘流模拟流域自动化网格划分方法，步骤3具体包括如下步骤：